現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)正吸引年輕人利用AI技術(shù)“智慧種地”。
如何將一只20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱改造成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、低成本的植物工廠，成為近期一場農(nóng)研科技大賽的熱點(diǎn)議題。現(xiàn)場，16支參賽隊(duì)伍、142位不同學(xué)科背景的國內(nèi)外青年專家通過線上路演、答辯的方式展示、交流各自精心準(zhǔn)備的“施工圖紙”與種植方案，展現(xiàn)了農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的無限可能。
經(jīng)過激烈角逐，6支隊(duì)伍成功晉級決賽。隊(duì)伍中既有往屆獲獎(jiǎng)?wù)撸灿蟹N植經(jīng)驗(yàn)豐富的新面孔，部分團(tuán)隊(duì)還有外籍科研力量參與。
“國內(nèi)眾多優(yōu)秀企業(yè)和歸國團(tuán)隊(duì)積極投身其中，將國際尖端技術(shù)與理念有效融入國內(nèi)植物工廠建設(shè)實(shí)踐。”大賽評委、中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江指出，此次大賽得到了不少高校研究力量的響應(yīng)和參與。同時(shí)，科研院所如北京市農(nóng)林科學(xué)院國家農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心也組織團(tuán)隊(duì)參賽。“參賽團(tuán)隊(duì)的方案普遍實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)、農(nóng)業(yè)工程、設(shè)施園藝等多個(gè)學(xué)科的深度交叉融合，充分展現(xiàn)了我國農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新能力和發(fā)展?jié)摿Α！?/p>
國內(nèi)市場上已投入使用的集裝箱式植物工廠。受訪方供圖
讓AI種植技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，正是2024光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽暨第四屆“多多農(nóng)研科技大賽”新賽季的核心任務(wù)。根據(jù)比賽安排，6支脫穎而出的參賽隊(duì)伍將依照各自的設(shè)計(jì)方案對集裝箱進(jìn)行改造，并在此平臺上開展AI種植的探索與實(shí)踐。此次大賽所選的種植作物為日本植物工廠中常見的生菜品種——“優(yōu)雅”。
大賽評委、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院教授賀冬仙表示，她期待各參賽團(tuán)隊(duì)能夠充分發(fā)揮創(chuàng)新精神，在種植技術(shù)與能效方面與日本植物工廠展開切磋，共同促進(jìn)AI種植技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展。
“比賽不僅要比拼水培生菜AI種植，還要較量集裝箱式植物工廠的制造水平，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝備制造、安裝調(diào)試能力、種植水平等方面進(jìn)行全方位技能考核，全面體現(xiàn)了工學(xué)、農(nóng)學(xué)乃至商學(xué)的學(xué)科交叉與跨界融合。”賀冬仙表示。
據(jù)了解，今年賽事難度升級，首次將集裝箱改裝設(shè)計(jì)方案與建設(shè)成本納入比賽范疇，以檢驗(yàn)參賽隊(duì)伍的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。
目前，各國對集裝箱式植物工廠的設(shè)計(jì)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。主流構(gòu)造形式包括日本層架式、新加坡和加拿大旋轉(zhuǎn)式、美國垂直式等，各具特色。其中，日本層架式栽培架應(yīng)用較廣。
上海交通大學(xué)室墨司源團(tuán)隊(duì)在日本層架式栽培架基礎(chǔ)上創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)栽培架移動(dòng)。引入動(dòng)態(tài)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，空間不變情況下，栽培架從兩排變?nèi)牛N植面積提升130%。此外，通過在栽培架上設(shè)置高度可調(diào)節(jié)的燈板，可根據(jù)生菜長勢遠(yuǎn)程調(diào)整光源高度，匹配不同生長周期，防止生菜灼傷。“用目前的方案再種一遍去年的‘翠恬’生菜，理想狀態(tài)的年均產(chǎn)能可提升2-3倍。”曾參與上一屆比賽的室墨司源團(tuán)隊(duì)隊(duì)長熊元科表示。
“參賽隊(duì)伍對植物工廠的生產(chǎn)與能源效率展現(xiàn)出深刻的理解和強(qiáng)烈的認(rèn)知。”在賀冬仙看來，參賽隊(duì)伍在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段便確立了效率與效益的雙重目標(biāo)，并將技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐緊密地結(jié)合在一起，這無疑是本屆比賽的一大鮮明特色。
“盡管植物工廠使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)擺脫了對自然環(huán)境的依賴，但倘若建設(shè)、運(yùn)營成本昂貴，所產(chǎn)蔬果無法走入尋常百姓家，那農(nóng)業(yè)‘靠天吃飯’的現(xiàn)狀便不會(huì)改變。這也是我們連續(xù)舉辦大賽的原因，希望面向農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際痛點(diǎn)、難點(diǎn)，廣泛集結(jié)一線青年科學(xué)家，利用前沿的農(nóng)業(yè)、生物科學(xué)等技術(shù)攻堅(jiān)克難。”拼多多高級副總裁、首席發(fā)展官朱政表示。
與往屆不同，本次比賽聚焦植物工廠產(chǎn)業(yè)化難題，吸引更多產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與。在兩天初賽中，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)牽頭的人工智能綠色農(nóng)人隊(duì)、葉菜俠隊(duì)、墨泉隊(duì)等表現(xiàn)出色。其中，葉菜俠隊(duì)、墨泉隊(duì)晉級決賽。
葉菜俠隊(duì)隊(duì)長解曉巍提出，植物工廠所使用的集裝箱可用快速裝配房替換。快裝房造價(jià)低，每個(gè)約1萬-1.5萬元，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的6萬-7萬元，且不影響運(yùn)行。
除了把造價(jià)降下來，還有企業(yè)帶來了創(chuàng)新的節(jié)能方案。墨泉隊(duì)提出，在種植環(huán)境保持合適溫、濕度的前提下，在植物燈中集成液冷系統(tǒng)，將多余熱量及時(shí)導(dǎo)入收集管道，可以在夏季將廢熱排到室外以降低制冷能耗，在冬季導(dǎo)入地暖、墻暖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用。這一“液冷系統(tǒng)環(huán)控方案”引得多名評委期待落地效果。
“產(chǎn)業(yè)派”實(shí)力強(qiáng)勁，“學(xué)院派”的表現(xiàn)同樣可圈可點(diǎn)。例如，綠葉先鋒隊(duì)所依托的北京市農(nóng)林科學(xué)院國家農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心。決賽期間，該團(tuán)隊(duì)將采用自主設(shè)計(jì)的葉菜專用LED生長光源，光源成本和能耗均預(yù)計(jì)可降低20%。
關(guān)于“學(xué)院派”與“產(chǎn)業(yè)派”之間的競技，究竟誰能在這場角逐中脫穎而出，無疑是業(yè)界人士所關(guān)注的重要議題。對此，賀冬仙認(rèn)為：“在產(chǎn)學(xué)研用一體化的背景下，植物工廠榮冠究竟花落誰家，是極具期待性的看點(diǎn)。”